氮化鎵快充研發(fā)重大突破！三大核心芯片實(shí)現全國產(chǎn)

近日從供應鏈獲悉，國產(chǎn)氮化鎵快充研發(fā)取得重大突破，三大核心芯片實(shí)現自主可控，性能達到國際先進(jìn)水準。

一、氮化鎵快充市場(chǎng)規模

氮化鎵（gallium nitride，GaN）是下一代半導體材料，其運行速度比舊式傳統硅（Si）技術(shù)加快了二十倍，并且能夠實(shí)現高出三倍的功率，用于尖端快速充電器產(chǎn)品時(shí)，可以實(shí)現遠遠超過(guò)現有產(chǎn)品的性能，在尺寸相同的情況下，輸出功率提高了三倍。

也正是得益于這些性能優(yōu)勢，氮化鎵在消費類(lèi)快充電源市場(chǎng)中有著(zhù)廣泛的應用。充電頭網(wǎng)統計數據顯示，目前已有數十家主流電源廠(chǎng)商開(kāi)辟了氮化鎵快充產(chǎn)品線(xiàn)，推出的氮化鎵快充新品多達數百款。

華為、小米、OPPO、魅族、三星、中興、努比亞、魅族、realme、戴爾、聯(lián)想等多家知名手機/筆電品牌也先后入局。

另有數據顯示，在以電商客戶(hù)為主的充電器市場(chǎng)，2019年氮化鎵功率器件出貨量約為300萬(wàn)-400萬(wàn)顆，隨著(zhù)手機以及筆記本電腦滲透率進(jìn)一步提升，2020年將實(shí)現5-6倍增長(cháng)，總體出貨1500-2000萬(wàn)顆，2021年GaN器件的出貨量有望達到5000萬(wàn)顆。預計2025年全球GaN快充市場(chǎng)規模將達到600多億元，市場(chǎng)前景異?？捎^(guān)。

二、氮化鎵快充的主要芯片

據了解，在氮化鎵快充產(chǎn)品的設計中，主要需要用到三顆核心芯片，分別氮化鎵控制器、氮化鎵功率器件以及快充協(xié)議控制器。目前氮化鎵功率器件以及快充協(xié)議芯片均已陸續實(shí)現了國產(chǎn)化；而相比之下，氮化鎵控制芯片的研發(fā)就成了國產(chǎn)半導體廠(chǎng)商的薄弱的環(huán)節，氮化鎵控制器主要依賴(lài)進(jìn)口，主動(dòng)權也一直掌握在進(jìn)口品牌手中。

這主要是因為GaN功率器件驅動(dòng)電壓范圍很窄，VGS對負壓敏感，器件開(kāi)啟電壓閾值（VGS-th）低1V~2V左右，極易受干擾而誤開(kāi)啟。所以相較傳統硅器件而言，驅動(dòng)氮化鎵的驅動(dòng)器和控制器需要解決更多的技術(shù)難題。

此外，目前市面上除了少數內置驅動(dòng)電路的GaN功率器件對外部驅動(dòng)器要求較低之外，其他大多數GaN功率器件均需要借助外部驅動(dòng)電路。

沒(méi)有內置驅動(dòng)電路而又要保證氮化鎵器件可靠的工作并發(fā)揮出它的優(yōu)異性能，除了需要對驅動(dòng)電路的高速性能和驅動(dòng)功耗做重點(diǎn)優(yōu)化，還必須讓驅動(dòng)器精準穩定的輸出驅動(dòng)電壓，保障器件正確關(guān)閉與開(kāi)啟，同時(shí)需要嚴格控制主回路上因開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的負壓對GaN器件的影響。

三、全套國產(chǎn)芯片氮化鎵快充問(wèn)世

東莞市瑞亨電子科技有限公司近日成功量產(chǎn)了一款65W氮化鎵快充充電器，除了1A1C雙口以及折疊插腳等常規的配置外，這也是業(yè)界首款基于國產(chǎn)氮化鎵控制芯片、國產(chǎn)氮化鎵功率器件、以及國產(chǎn)快充協(xié)議芯片開(kāi)發(fā)并正式量產(chǎn)的產(chǎn)品。三大核心芯片分別來(lái)自南芯半導體、英諾賽科和智融科技。

充電頭網(wǎng)進(jìn)一步了解到，瑞亨65W 1A1C氮化鎵快充充電器內置的三顆核心芯片分別為南芯的主控芯片SC3021A、英諾賽科氮化鎵功率器件INN650D02，以及智融二次降壓+協(xié)議識別芯片SW3516H。

該充電器支持100-240V~ 50/60Hz輸入和雙口快充輸出，配備最大輸出65W的USB-C接口，以及最大30W輸出的USB-A接口。

瑞亨65W 1A1C氮化鎵快充整機尺寸約為53*53*28mm，功率密度可達0.83W/mm3，與蘋(píng)果61W充電器修昂相比，體積約縮小了三分之一。

ChargerLAB POWER-Z KT001測得該充電器的USB-A口支持Apple2.4A、Samsung5V2A、QC3.0、QC2.0、AFC、FCP、SCP、PE等協(xié)議。

USB-C口支持Apple2.4A、Samsung5V2A、QC3.0、QC2.0、AFC、SCP、PE、PD3.0 PPS等協(xié)議。

PDO報文顯示充電器的USB-C口支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A、3.3-11V 5A。

四、氮化鎵快充三大核心芯片自主可控

南芯總部位于上海。南芯SC3021A滿(mǎn)足各類(lèi)高頻QR快充需求，采用專(zhuān)有的GaN直驅設計，省去外置驅動(dòng)器或者分立驅動(dòng)器件；集成分段式供電模式，單繞組供電，無(wú)需復雜的供電電路；內置高壓?jiǎn)?dòng)及交流輸入Brown In/Out功能，集成了X-cap放電功能；SC3021A最高支持170KHz工作頻率，適用于繞線(xiàn)式變壓器，SC3021B最高支持260KHz工作頻率，適用于平面變壓器。

南芯SC3021A詳細規格資料

初級側氮化鎵開(kāi)關(guān)管來(lái)自英諾賽科，型號INN650D02 ，耐壓650V，導阻低至0.2Ω，符合JEDEC標準的工業(yè)應用要求，這是整個(gè)產(chǎn)品的核心元器件。

INN650D02 “InnoGaN”開(kāi)關(guān)管高頻特性好，且導通電阻小，適合高頻高效的開(kāi)關(guān)電源應用，采用DFN8*8封裝，具備超低熱阻，散熱性能好，適合高功率密度的開(kāi)關(guān)電源應用。

英諾賽科總部在珠海，在珠海、蘇州均有生產(chǎn)基地。據了解，INN650D02 “InnoGaN”開(kāi)關(guān)管基于業(yè)界領(lǐng)先的8英寸生產(chǎn)加工工藝，是目前市面上最先量產(chǎn)的先進(jìn)制程氮化鎵功率器件，這項技術(shù)的大規模商用將推動(dòng)氮化鎵快充的快速普及。

目前，英諾賽科已經(jīng)在蘇州建成了全球最大的集研發(fā)、設計、外延生產(chǎn)、芯片制造、測試等于一體的第三代半導體全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)生產(chǎn)平臺，滿(mǎn)產(chǎn)后將實(shí)現月產(chǎn)8英寸硅基氮化鎵晶圓65000片，產(chǎn)品將為5G移動(dòng)通信、數據中心、新能源汽車(chē)、無(wú)人駕駛、手機快充等戰略新興產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng )新發(fā)展提供核心電子元器件。

英諾賽科InnoGaN系列氮化鎵芯片已經(jīng)開(kāi)始在消費類(lèi)電源市場(chǎng)大批量出貨，成功進(jìn)入了努比亞、魅族、Lapo、MOMAX、ROCK、飛頻等眾多知名品牌快充供應鏈，并且均得到良好的市場(chǎng)反饋，成為全球GaN功率器件出貨量最大的企業(yè)之一。

智融總部位于珠海。智融SW3516H是一款高集成度的多快充協(xié)議雙口充電芯片，支持A+C口任意口快充輸出，支持雙口獨立限流。

其集成了 5A 高效率同步降壓變換器，支持 PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP、低壓直充等多種快充協(xié)議，CC/CV 模式，以及雙口管理邏輯。

外圍只需少量的器件，即可組成完整的高性能多快充協(xié)議雙口充電解決方案。

智融SW3516H詳細規格資料

五、行業(yè)意義

在快充電源的更新迭代中，氮化鎵功率器件憑借其高頻低阻、高導熱、耐高溫等特性，越來(lái)越被行業(yè)關(guān)注，并逐漸成為了消費類(lèi)電源市場(chǎng)的全新發(fā)展方向。

氮化鎵快充三大核心芯片全面國產(chǎn)，一方面是在當前中美貿易摩擦的大背景下，避免關(guān)鍵技術(shù)被掐脖子；另一方面，國產(chǎn)半導體廠(chǎng)商可以充分發(fā)揮本土企業(yè)的優(yōu)勢，進(jìn)一步降低氮化鎵快充的成本，并推動(dòng)高密度快充電源的普及。在未來(lái)的市場(chǎng)爭奪戰中，全國產(chǎn)的氮化鎵快充方案也將成為頗具實(shí)力的選手。

相信在不久之后，氮化鎵快充產(chǎn)品的價(jià)格將會(huì )逐漸平民化，以普通硅充電器的價(jià)格購買(mǎi)到全新氮化鎵快充的愿景也將成為可能。